قدرت آهنربا1: راز جذب فلزات
چه چیزهایی قدرت یک آهنربا را تعیین میکنند؟
همهی آهنرباها یکسان خلق نشدهاند! قدرت جذب آنها به چند عامل مهم بستگی دارد. این عوامل مثل قطعات یک پازل هستند که وقتی کنار هم قرار میگیرند، قدرت نهایی آهنربا را مشخص میکنند.
| عامل | تأثیر | مثال ملموس |
|---|---|---|
| جنس و مواد تشکیلدهنده | مهمترین عامل است. آهنرباهای نئودیمیوم3 قویترین و آهنرباهای سرامیکی یا فریت4 ضعیفترند. | آهنربای قوی در بلندگوهای کوچک و هدفون در مقابل آهنربای ضعیف روی درب یخچال. |
| اندازه و حجم | به طور کلی، آهنربای بزرگتر حجم بیشتری از مواد مغناطیسی دارد و قویتر است. | یک آهنربای میلای بزرگ میتواند وزنههای آهنی بیشتری را از یک آهنربای کوچک همجنس بلند کند. |
| شکل آهنربا | تمرکز میدان مغناطیسی2 در قطبها بیشتر است. شکلهایی مثل نعلاسبی، قدرت را در یک ناحیه متمرکز میکنند. | آهنربای نعلاسبی میخهای بیشتری را روی دو سر خود (قطبها) نگه میدارد تا وسط آن. |
| فاصله از جسم | قدرت جذب با افزایش فاصله به سرعت کم میشود. این رابطه معکوس است. | اگر آهنربا را به یک سوزن نزدیک کنید، ناگهان میپرد و میچسبد. از فاصله 5 سانتیمتری، ممکن است هیچ تأثیری نداشته باشد. |
میدان نامرئی: منطقهٔ نفوذ آهنربا
در اطراف هر آهنربا منطقهای نامرئی به نام میدان مغناطیسی2 وجود دارد. قدرت آهنربا در واقع قدرت همین میدان است. هر جسم آهنی که وارد این منطقه شود، تحت تأثیر نیروی جذب قرار میگیرد. این میدان در نزدیکی قطبهای آهنربا قویتر و با دور شدن از آن ضعیفتر میشود. شما میتوانید این میدان را با پخش کردن برادههای آهن در اطراف یک آهنربا بر روی کاغذ ببینید. برادهها به شکل خطوط منحنی مرتب میشوند که به آنها "خطوط میدان مغناطیسی" میگویند. هرچه این خطوط به هم فشردهتر باشند، میدان و در نتیجه قدرت آهنربا بیشتر است.
آزمایشهایی ساده برای سنجش قدرت آهنربا در خانه
بیایید با یک آزمایش ساده قدرت دو آهنربا را مقایسه کنیم. دو آهنربا با شکل و اندازهی متفاوت (مثلاً یک آهنربای نعلاسبی و یک آهنربای میلای کوچک) بردارید. یک بسته سوزن یا میخ کوچک هم آماده کنید.
روش آزمایش: آهنرباها را یکی یکی وارد ظرف سوزنها کنید و سپس بیرون بیاورید. تعداد سوزنهایی که به هر آهنربا چسبیدهاند را بشمارید. آهنربایی که سوزنهای بیشتری را نگه داشته، قدرت جذب بیشتری دارد. حالا یکی از سوزنهای چسبیده به آهنربای قویتر را بردارید و ببینید آیا این سوزن میتواند سوزن دیگری را آویزان کند؟ این یک زنجیرهی مغناطیسی میسازد و نشان میدهد که آهنربا، سوزن اول را نیز به یک آهنربای موقت تبدیل کرده است، اما قدرت این آهنربای موقت از خود آهنربای اصلی کمتر است.
مثال دیگر، بازیابی سنجاقهای افتاده در گوشهای سخت از کف اتاق است. استفاده از یک آهنربای قوی که به یک نخ بسته شده، مانند یک ماهیگیری مغناطیسی عمل میکند و همهی سنجاقها را به دام میاندازد. قدرت آهنربا باید آنقدر باشد که از فاصلهی چند سانتیمتری بتواند سنجاق را جذب کند.
پرسشهای رایج دربارهٔ قدرت آهنربا
بله، هر دوی این کارها میتوانند قدرت آهنربا را کاهش دهند یا حتی آن را از بین ببرند. گرمای زیاد باعث میشود ذرات ریز درون آهنربا نظم مغناطیسی خود را از دست بدهند. ضربههای محکم و مکرر نیز میتوانند همین اثر را داشته باشند. پس بهتر است آهنرباهای قوی را در جای خنک نگهداری و از افتادن یا ضربه خوردن آنها جلوگیری کنید.
آهنرباهای دائمی خوب (مانند نئودیمیوم3 یا فریت4) در شرایط عادی و بدون ضربه یا گرمای زیاد، قدرت خود را برای سالهای بسیار زیادی حفظ میکنند. کاهش قدرت در آنها بسیار کند است. اما اگر در شرایط نامناسب قرار گیرند، به سرعت ضعیف میشوند.
هر دو قطب شمال و جنوب یک آهنربا از نظر قدرت جذب کاملاً یکسان هستند. نیروی جذب برای هر دو قطب برابر است. تفاوت فقط در جهت میدان مغناطیسی2 آنهاست که باعث میشود قطبهای همنام یکدیگر را دفع و قطبهای غیرهمنام یکدیگر را جذب کنند.
قدرت آهنربا در جذب اجسام آهنی یک ویژگی ثابت نیست، بلکه به یک تیم از عوامل بستگی دارد: جنس، اندازه، شکل، فاصله و قدرت میدان مغناطیسی2 آن. آهنربای قویتر، میدان مغناطیسی قویتر و گستردهتری ایجاد میکند. با درک این عوامل، میتوانیم آهنربای مناسب برای کارهای مختلف (از چسباندن یادداشت روی یخچال تا بازیافت فلزات) را انتخاب کنیم و حتی با آزمایشهای ساده، قدرت نسبی آهنرباها را مقایسه نماییم.
پاورقی
1. آهنربا (Magnet): جسمی که میدان مغناطیسی تولید میکند و مواد فرومغناطیسی مانند آهن را جذب مینماید.
2. میدان مغناطیسی (Magnetic Field): ناحیهای در اطراف آهنربا (یا جریان الکتریکی) که در آن نیروی مغناطیسی اعمال میشود. این میدان نامرئی است اما اثرات آن قابل مشاهده است.
3. نئودیمیوم (Neodymium): یک عنصر خاکی کمیاب که در ساخت قویترین نوع آهنرباهای دائمی امروزی استفاده میشود. این آهنرباها به «آهنربای نئو» نیز معروفند.
4. فریت (Ferrite): یک سرامیک مغناطیسی که از اکسید آهن و دیگر فلزات ساخته میشود. آهنرباهای فریتی (اغلب به رنگ سیاه یا خاکستری) رایج، ارزان و نسبتاً ضعیف هستند و در بلندگوها و آهنرباهای یخچال دیده میشوند.
